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  异步电动机与同步电动机的区别_能源/化工_工程科技_专业资料。异步电动机与同步电动机的区别

  异步电动机与同步电动机的概念分别是什么?它们有什么区别? 同步和异步都是指电机的转速与电源频率的关系。 同步是指电机的转速与电源交流电的频率同步,与电机的负荷无关。 异步是指电机的转速与电源交流电的频率不同步,与电机的负荷有关。 他们的差别的原因是在于电机的结构。 为了使电机转子旋转,电机的定子产生旋转磁场,电机的转子也必须有磁场,使转子 转起来。 如果电机的转子的磁场是通过外界向转子上的线圈供电而产生, 转子将跟随定子的磁 场转动,转速等于磁场旋转的速度,也就是同步。 如果电机的转子的磁场不是通过外界向转子上的线圈供电而产生, 而是靠定子的旋转 磁场感应转子的鼠笼状导体,从而产生电流和磁场,使转子转动,3dmax印刷包装贴图这时为了能使旋转 磁场的磁力线切割转子的鼠笼状导体,从而产生电流,二者的转速必须有一个差,也 就是转子的转速不等于磁场的转速,就是异步。 从结构上区分,同步电机的转子有绕组,有电刷向转子供电,而异步电机的转子无绕 组,也无电刷。 从应用上分,同步电机用于对转速要求严格的场合,价格也很贵。 而异步电机普遍使用在一般场合,价格低廉。 1. 一、普通异步电动机都是按恒频恒压设计的,不可能完全适应变频调速的要求。 以下为变频器对电机的影响 1、电动机的效率和温升的问题 不论那种形式的变频器,在运行中均产生不同程度的谐波电压和电流,使电动 机在非正弦电压、电流下运行。拒资料介绍,y型过滤器符号表示以目前普遍使用的正弦波 PWM 型变频 器为例, 其低次谐波基本为零, 剩下的比载波频率大一倍左右的高次谐波分量为: 2u+1 (u 为调制比) 。 高次谐波会引起电动机定子铜耗、转子铜(铝)耗、3dmax印刷包装贴图铁耗及附加损耗的增加, 最为显著的是转子铜(铝)耗。因为异步电动机是以接近于基波频率所对应的同步转 速旋转的,因此,高次谐波电压以较大的转差切割转子导条后,便会产生很大的转子 损耗。除此之外,还需考虑因集肤效应所产生的附加铜耗。这些损耗都会使电动机额 外发热,效率降低,输出功率减小,如将普通三相异步电动机运行于变频器输出的非 正弦电源条件下,其温升一般要增加 10%--20%。 2、电动机绝缘强度问题 目前中小型变频器,不少是采用 PWM 的控制方式。他的载波频率约为几千到 十几千赫,这就使得电动机定子绕组要承受很高的电压上升率,相当于对电动机施加 陡度很大的冲击电压,使电动机的匝间绝缘承受较为严酷的考验。另外,由 PWM 变 频器产生的矩形斩波冲击电压叠加在电动机运行电压上, 会对电动机对地绝缘构成威 胁,对地绝缘在高压的反复冲击下会加速老化。 3、谐波电磁噪声与震动 普通异步电动机采用变频器供电时,会使由电磁、机械、通风等因素所引起的 震动和噪声变的更加复杂。 变频电源中含有的各次时间谐波与电动机电磁部分的固有 空间谐波相互干涉,形成各种电磁激振力。当电磁力波的频率和电动机机体的固有振 动频率一致或接近时,国际印刷及包装展 将产生共振现象, 从而加大噪声。 由于电动机工作频率范围宽, 转速变化范围大,各种电磁力波的频率很难避开电动机的各构件的固有震动频率。 4、电动机对频繁启动、制动的适应能力 由于采用变频器供电后,电动机可以在很低的频率和电压下以无冲击电流的方 式启动,y型过滤器符号表示并可利用变频器所供的各种制动方式进行快速制动,为实现频繁启动和制动 创造了条件,因而电动机的机械系统和电磁系统处于循环交变力的作用下,给机械结 构和绝缘结构带来疲劳和加速老化问题。 5、低转速时的冷却问题 首先,异步电动机的阻抗不尽理想,当电源频率较底时,电源中高次谐波所引 起的损耗较大。其次,y型过滤器符号表示普通异步电动机再转速降低时,冷却风量与转速的三次方成比 例减小,致使电动机的低速冷却状况变坏,温升急剧增加,难以实现恒转矩输出。 二、变频电动机的特点 1、电磁设计 对普通异步电动机来说,再设计时主要考虑的性能参数是过载能力、启动性能、 效率和功率因数。而变频电动机,由于临界转差率反比于电源频率,可以在临界转差 率接近 1 时直接启动,因此,过载能力和启动性能不在需要过多考虑,而要解决的关 键问题是如何改善电动机对非正弦波电源的适应能力。方式一般如下: 1) 尽可能的减小定子和转子电阻。 减小定子电阻即可降低基波铜耗,以弥补高次谐波引起的铜耗增 2)为抑制电流中的高次谐波,需适当增加电动机的电感。但转子槽漏抗较大其 集肤效应也大,高次谐波铜耗也增大。因此,电动机漏抗的大小要兼顾到整个调速范 围内阻抗匹配的合理性。 3)变频电动机的主磁路一般设计成不饱和状态,一是考虑高次谐波会加深磁路 饱和,二是考虑在低频时,为了提高输出转矩而适当提高变频器的输出电压。 2、结构设计 再结构设计时,主要也是考虑非正弦电源特性对变频电机的绝缘结构、振动、国际印刷及包装展噪 声冷却方式等方面的影响,一般注意以下问题: 1)绝缘等级,一般为 F 级或更高,加强对地绝缘和线匝绝缘强度,特别要考虑 绝缘耐冲击电压的能力。 2)对电机的振动、噪声问题,要充分考虑电动机构件及整体的刚性,尽力提高 其固有频率,以避开与各次力波产生共振现象。 3)冷却方式:一般采用强迫通风冷却,即主电机散热风扇采用独立的电机驱动。 4)防止轴电流措施,对容量超过 160KW 电动机应采用轴承绝缘措施。主要是 易产生磁路不对称, 也会产生轴电流, 当其他高频分量所产生的电流结合一起作用时, 轴电流将大为增加,从而导致轴承损坏,所以一般要采取绝缘措施。 5) 对恒功率变频电动机, 当转速超过 3000/min 时, 应采用耐高温的特殊润滑脂, 以补偿轴承的温度升高。 同步电动机: 一、 特点: 1、 功率因数超前,一般额定功率因数为 0.9,有利于改善电网的功率因数,增 加电网容量。 2、 运行稳定性高,当电网电压突然下降到额定值的 80%时,其励磁系统一般能 自动调节实行强行励磁,保证电动机的运行稳定。 3、 过载能力比相应的异步电动机大。 4、 运行效率高,尤其是低速异步电动机。 二、 启动方式 1、 异步启动法, ,同步电动机多数在转子上装有类似与异步电机笼式绕组的启 动绕组。再励磁回路串接约为励磁绕组电阻值 10 倍的附加电阻来构成闭合电路,把 同步电动机的定子直接接入电网,使之按异步电动机启动,当转速达到亚同步转速 (95%)时,再切除附加电阻。 2、 变频启动,用变频器启动,不在赘述。 三、 应用 作过油田节电的师傅都知道,油田的抽油机电机,由于要求的启动转矩大,工程 师设计时一般将电机设计的很大,这就出现大马拉小车现象,如:55KW 的抽油机 电机,再平衡块基本调好后,其实际有功一般在十几个 KW,有时还小。我曾做过这 样的改造,将抽油机 55KW 异步电动机改为 22KW 同步电机,后用变频器控制,当 然也可以根据排液量或别的信号进行自动控制。节电率可达 40%。 因此,异步电动机,同步电动机,变频电动机三者各有特点,主要看您所控制的工况 环境,当然还要根据工程成本,能用异步电机尽坑靡觳降缍 2. 同步电机就是靠励磁电流运行的,如果没有励磁,电机就是异步的。励磁是加在 转子上的直流系统,它的旋转速度和极性与定子是一致的,如果励磁出现问题,电动 机就会失步,调整不过来,触发保护“励磁故障”电动机跳闸 说的白一点,励磁电流就是同步电机转子中流过的电流(有了这个电流,使转子相当 于一个电磁铁,有 N 极和 S 极),在正常运行时,这个电流是由外部加在转子上的 直流电压产生的。以前这个直流电压是由直流电动机供给,现在大多是由可控硅整流 后供给。我们通常把可控硅整流系统称为励磁装置。 异步机就是电机的转子转动的速度与定子所产生的旋转磁场的旋转速度不一致, 有一 个差值(不同步)。我们叫转差。这个转差与定子所产生的旋转磁场的转速的比率叫 转差率。 同步机与异步机的区别在于:从供电方面说,异步机只是在定子侧加上电压(也有转 子上加电压的),而同步机要在定子和转子上都加上电压。也就是说异步机是单边励 磁,同步机是双边励磁。 从转速方面说,异步机的转速只与负荷大小有关(当然有 一定的范围),而同步机的转速只与电网的频率有关。 从结构上说,同步电机与异 步机转子的构造也不一样。 异步机的转子是有夕钢片和铝条 (或夕钢片和线圈组成) , 而同步机一般由数块磁钢和线圈组成(也有隐极式的不太一样)。 当然还有许多差 别,如工艺要求、设计问题等等,我也说不全,请共同探讨。

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